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PCIe协议是一种端对端的互连协议提供了高速传输带宽的解决方案。与传统的并行总线标准如PCI和PCI-X相比PCIe提供了更低的延迟和更高的数据传输速率。每个连接到主板上的设备都通过独立的点对点连接与之相连这避免了设备之间因为共享同一总线而竞争带宽的情况。 目前市场上PCIe 4.0的设备已经很成熟了并逐渐开始向PCIe 5.0协议的设备发展。
PCIe协议分类 PCIe的向下兼容性体现在以下几个方面PCIe具有向下兼容的特性这意味着较新版本的PCIe插槽和设备可以与较旧版本的PCIe插槽和设备进行互操作。这种兼容性确保了新设备可以与旧设备一起使用从而减少了升级和更换设备时的不便。
插槽兼容性较新版本的PCIe插槽通常可以容纳较旧版本的PCIe卡。例如一个PCIe x16插槽通常可以容纳任何较小的PCIe卡如PCIe x8、PCIe x4或PCIe x1。这意味着您可以将较旧的PCIe卡插入较新的插槽中以实现互操作性。
带宽适配如果您将一个使用较少通道的PCIe卡插入一个具有更多通道的PCIe插槽中系统会自动适配带宽。例如将一个PCIe x1卡插入PCIe x16插槽中系统会将该卡的带宽限制为PCIe x1的速度。这确保了卡与插槽之间的通信不会出现不匹配问题。
协议兼容性即使新版本的PCIe协议引入了一些新功能和特性但它们通常会保持与旧版本的兼容性。这意味着使用旧版本PCIe设备的系统不会因为新版本PCIe插槽而出现兼容性问题。
供电兼容性PCIe插槽还需要向下兼容供电。较新的PCIe插槽可以为较旧版本的PCIe卡提供适当的电源。这确保了即使插槽能够提供更高的电源能力也不会损坏较旧的卡。
PCIe的向下兼容性使得用户能够在升级或更换设备时更加灵活无需担心新设备是否与旧设备兼容。这种特性有助于维持系统的稳定性和灵活性同时节省了升级成本。 PCIe架构
PCIe协议是一种端对端的互连协议一个典型的PCIe系统框图如下 与PCIe拓扑结构相关的其他术语如下 根复合体Root Complex PCIe终端设备PCIe Endpoint PCIe桥接器PCIe bridge
Root Complex我们简称为根复合体。根复合体将CPU和内存子系统(Memory)连接到由一个或多个PCIe或PCI设备组成的PCI Express交换结构。它是PCI反向树拓扑结构的“根”代表CPU与其他设备进行通信。
PCIe endpoint就是PCIe的终端设备/PCIe终结点。PCIe终端设备可以直接与根设备进行连接也可以通过Swith交换设备与根设备连接(交换设备类似于接口扩展功能)。
根据PCIe规范在PCIe拓扑中可以有256个总线每个总线上有32个设备每个设备有8个功能。一个终节点最多可以支持8个功能每个功能都有自己独立的配置空间。
例如基于PCIe的非易失性内存NVM和基于PCIe的固态硬盘SSD是计算机系统中的两种终节点设备。
PCIe桥接器桥接器可以将PCI设备的请求转换为PCIe x1规范的请求并连接到计算机PCIe插槽上。工作流程如下 主设备发送带有必要参数的请求到PCIe桥接器。 PCIe桥接器接收请求并进行协议转换将PCI请求转换为适合PCIe接口的形式。 转换后的请求在PCIe接口上发起点对点传输。 请求在接口通道上进行传输通过PCIe总线连接到目标设备。
通过这种方式PCI设备能够利用PCIe插槽和接口连接到计算机系统实现数据和控制的交换。
